Guide. débutant. de l astronome. 3 e édition. Vincent Jean Victor

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1 Vincent Jean Victor Guide de l astronome débutant 3 e édition 2007, Groupe Eyrolles pour la première édition. 2012, Groupe Eyrolles pour la présente édition. ISBN :

2 Sommaire 1 Que voit-on dans le ciel nocturne? Les deux types d objets Le planétaire : des observations gratifiantes Les astres faciles à observer Les astres moins accessibles Le ciel profond: un domaine plus difficile Notions de mécanique céleste Les mouvements du ciel Le mouvement diurne Le mouvement annuel La ronde des planètes Le meilleur moment pour observer une planète Le vocabulaire du ciel L azimut et l altitude La déclinaison et l ascension droite Choisir son instrument Astronomie et jumelles Comment choisir ses jumelles pour l astronomie? Anatomie et caractéristiques des instruments La monture azimutale La monture équatoriale L informatisation des montures Les enjeux de l optique Les oculaires : des outils pour grossir Les différents types d instruments La lunette Le télescope de Newton Le télescope Schmidt-Cassegrain Le télescope Maksutov-Cassegrain et les autres! Choisir selon le type d utilisation Quel instrument pour le planétaire? Quel instrument pour le ciel profond? Un instrument polyvalent? Les instruments incontournables Les détails qui comptent Les premières observations Régler son chercheur La mise au point Avant l observation : préparer sa soirée Préparer son programme d observation

3 Où s installer? Lutter contre le froid Les accessoires utiles Préparer la monture La monture azimutale : tout de suite prête La monture équatoriale : moins intuitive mais plus efficace! La monture à fourche : souvent informatisée Quels objets observer? Se repérer dans le ciel Quelques cibles de choix La Lune Jupiter Saturne Vénus Mars La nébuleuse d Orion (M42) La nébuleuse de la Lagune (M8) L amas d Hercule (M13) La galaxie d Andromède (M31) La nébuleuse de l Haltère ou Dumbell (M27) La nébuleuse de la Lyre (M 57) Les Pléiades (M45) Le double amas «Chi et Êta» de Persée La galaxie des Chiens de chasse (M51) Les galaxies M81 et M82, dans la Grande Ourse Soyez curieux! Aborder l astrophotographie Le matériel nécessaire Les compacts et les bridges Les reflex numériques Les capteurs numériques Choisir la technique selon le sujet La photo sans suivi La photo en parallèle La photo au foyer La photo par projection oculaire Annexes Livres et magazines Informatique et astronomie Les bonnes adresses Aide-mémoire Grossissement en fonction de la cible Les constellations Alphabet grec

4 Choisir son instrument 25 Anatomie et caractéristiques des instruments Les colliers Les flexibles LA MONTURE Les contrepoids Le chercheur Le porte-oculaire LE TUBE L entretoise et le plateau porte-accessoires LE TRÉPIED t Un instrument d astronomie se compose d un tube, d une monture et d un trépied. Pour décrire les différents types d instruments astronomiques, une connaissance sommaire du vocabulaire de leurs composants est nécessaire. On considère généralement trois parties principales : le tube, la monture et le trépied. On appelle tube l ensemble optique de l instrument : le cylindre, généralement métallique, mais aussi les lentilles ou miroirs qu il contient. Sur le tube est fixé le chercheur : il s agit d une petite lunette qui, grâce à un très faible grossissement, permet un repérage rapide de la cible à pointer. Le porte-oculaire fait également partie du tube ; c est là que vient se positionner l oculaire, par lequel on observe. Dans certains cas, des accessoires optiques viennent se greffer au porte-oculaire, par exemple un renvoi coudé, utilisé pour rendre plus confortable la position d observation derrière une lunette. La monture est l un des organes les plus importants de l instrument : c est la partie mécanique qui supporte le tube et qui permet de suivre un objet dans le ciel en compensant les mouvements terrestres. Il convient d insister ici sur le rôle capital d une bonne monture : l une des principales difficultés du débutant réside dans le pointage de l objet convoité, c est-à-dire la capacité de l observateur à centrer un objet dans l oculaire, puis dans le suivi de ce même objet, c est-à-dire l action qui consiste à agir délicatement et régulièrement sur le ou les axes de la monture pour conserver l objet, qui se déplace sans cesse, dans l oculaire. Une bonne monture permet des déplacements fluides et précis. Il en existe deux types principaux : la monture azimutale et la monture équatoriale. Nous en verrons les détails plus loin. Le trépied : c est ce qui reste Trois pieds qui soutiennent le tout. Sa qualité conditionne, comme pour la monture, la stabilité de l ensemble. Si les meilleurs trépieds étaient jadis en bois, il s agissait de bois de qualité

5 26 Guide de l astronome débutant (hêtre ou frêne), qui absorbait parfaitement les moindres vibrations. On utilise aujourd hui souvent du sapin, aux piètres qualités mécaniques. Il est donc plus sûr de s orienter vers un trépied en aluminium, avec des pieds de la plus grosse section possible. Le trépied est souvent réglable en hauteur, mais sa position basse reste la plus stable. La monture azimutale La monture azimutale peut être comparée à un pied photo. Elle permet deux mouvements, l un horizontal (l azimut), l autre vertical (l altitude). Très simple d utilisation, elle peut toutefois se révéler d un usage délicat pour l observation du ciel. En effet, les as tres décrivant une courbe dans le ciel, on doit agir en permanence sur les deux axes pour les suivre, ce qui est une opération délicate dans le cas d un instrument non motorisé. Le suivi est beaucoup plus simple avec une monture équatoriale (voir ci-après). En revanche, ce type de monture ne requiert aucun réglage préalable, contrairement à une monture équatoriale qui nécessite une préparation appelée mise en station, détaillée dans le chapitre suivant. Certaines montures azimutales sont équipées d une assistance informatique permettant de repérer aisément l astre choisi. t En contrepartie de sa simplicité, la monture azimutale souffre souvent d un manque de précision dans les mouvements ; les constructeurs choisissent généralement ce type de monture pour son faible coût. i Les Dobson, dont la conception est simplifiée à l extrême, se déplacent selon les 2 axes d azimut et d altitude.

6 Choisir son instrument 27 La monture équatoriale La monture équatoriale permet de suivre le mouvement apparent des astres pointés, en tournant autour d un seul axe, appelé axe polaire ou axe d ascension droite. Cette rotation est assurée soit par une molette manipulée par l observateur, soit par un petit moteur synchronisé sur la vitesse de rotation de la Terre, afin de compenser le mouvement apparent du ciel. Bien que nécessitant un réglage préalable et un rapide apprentissage, ce type de monture est ensuite d un maniement beaucoup plus facile et précis que celui de la monture azimutale. t La monture équatoriale allemande est généralement utilisée pour les lunettes et télescopes de Newton, caractérisés par des tubes longs. On distingue plusieurs sortes de montures équatoriales. Les plus courantes sont les équatoriales allemandes et les équatoriales à fourche. Ces dernières, plus pratiques à manipuler que les montures allemandes, ne sont envisageables que pour des tubes courts. En effet, un tube long impliquerait une fourche dont les dimensions et le poids freineraient bon nombre d utilisateurs. En outre, la monture à fourche est solidaire du tube ; il est de fait souvent impossible de la changer si l on veut améliorer l instrument. u La monture équatoriale à fourche est le plus souvent affectée aux télescopes Schmidt-Cassegrain et Maksutov-Cassegrain, caractérisés par des tubes courts.

7 Chapitre 4 Les premières observations Ça y est, vous avez votre matériel, voici venu le temps des premières observations. Vous êtes bien sûr impatient de voir le ciel nocturne. Mais avant tout, il faut préparer et régler votre instrument, puis apprendre à le manipuler. Régler son chercheur Pour observer un objet, vous devez pouvoir le pointer avec précision. C est à ça que sert le chercheur. Pour que l observation à l oculaire corresponde à la vue que l on a dans le chercheur, ce dernier doit être rigoureusement parallèle au tube. Pour vérifier cela, installez votre matériel le jour, afin de mieux vous repérer. Choisissez un horizon le plus dégagé possible et sélectionnez une cible terrestre, située à au moins quelques centaines de mètres, idéalement un clocher ou tout autre détail caractéristique de votre panorama. Après avoir mis le plus gros oculaire (celui qui grossit le moins) dans le porte-oculaire, pointez le repère que vous avez choisi, sans l aide du chercheur. Prenez votre temps, le sujet est immobile. Une fois la cible visible au centre de l oculaire, serrez les freins de la monture. Ajustez la netteté avec la molette de mise au point (opération décrite plus loin), puis regardez dans le chercheur. À moins que vous soyez particulièrement chanceux, la croix du chercheur, qui matérialise son centre, n est sans doute pas centrée sur ce que vous voyez dans l oculaire. Il faut donc corriger ce décalage. En agissant sur les vis de réglage du chercheur,

8 48 Guide de l astronome débutant Ce que l on voit dans le chercheur Avant réglage Après réglage Ce que l on voit dans l oculaire faites en sorte que l image vue dans le chercheur et celle vue dans l oculaire soient centrées sur le même point. Lorsque le chercheur vous semble bien réglé, vérifiez à nouveau dans l oculaire : il n est pas rare que le tube se soit déplacé à votre insu, lors de vos manipulations. Ne perdez pas trop de temps à vouloir un alignement parfait du chercheur : le mieux est souvent l ennemi du bien et il est préférable de connaître le décalage de son chercheur afin de la compenser plutôt que d être trop exigeant sur sa précision. Votre chercheur est désormais réglé et vous pouvez vous en servir pour pointer. Dorénavant, vous vous contenterez de vérifier en début d observation que son alignement avec le tube est toujours bon. La mise au point Sous ce titre se cache un problème bien plus courant qu il n y paraît : il n est pas rare qu un débutant n arrive pas à voir dans son instrument pour l unique raison qu il n a pas fait une mise au point correcte. Il s agit donc de faire en sorte que l image soit la plus nette possible. Selon la formule optique utilisée, la mise au point est réalisée différemment : avec un Newton ou une lunette, la molette de mise au point déplace le porte-oculaire, ce qui modifie la distance entre l oculaire et l objectif. Plus le porte-oculaire est rentré dans le tube (et donc plus l oculaire se trouve rapproché de l objectif), plus la mise au point se fait sur un objet lointain. Pour observer une cible plus proche, l oculaire devra au contraire être plus éloigné de l objectif. Avec les Schmidt-Cassegrain ou les Maksutov-Cassegrain, c est sur l objectif que l on agit : une molette de mise au point permet de l éloigner ou de le rapprocher de l oculaire qui, lui, reste fixe. Notez également que si la mise au point change entre une cible située à 50 m ou à 1 km, elle sera la même quel que soit l objet visé, dès lors qu il se trouve dans le ciel, à plusieurs centaines de milliers de kilomètres. Ainsi, lorsque l on passe d un astre à un autre, la mise au point ne change quasiment pas tant que l on ne touche pas à l oculaire. En revanche, la sensibilité du réglage (de l ordre du dizième de millimètre) est telle que le simple fait de bouger l oculaire peut obliger à refaire la mise au point. À plus forte raison, changer d oculaire nécessite une nouvelle mise au point.

9 Les premières observations 49 u Au centre, la mise au point est bonne. À gauche, l oculaire est trop proche de l objectif. À droite, il en est trop éloigné Une étoile est l objet idéal pour faire la meilleure mise au point possible. Choisissez-en une bien lumineuse et pointez-la. Une fois l étoile centrée, rentrez le porte-oculaire le plus possible dans le tube, ou vissez la molette au maximum pour un Schmidt-Cassegrain ou un Maksutov-Cassegrain. En jouant sur la molette de mise au point, vous passez d une grande tache pâle à un point plus lumineux, puis à nouveau à une tache pâle. Arrêtezvous sur la position où l étoile est la plus petite et la plus lumineuse ; la mise au point est alors correcte. Avant l observation : préparer sa soirée Une bonne préparation de votre soirée d observation est un atout qui jouera pour vous quand il s agira d être efficace pour ne pas perdre de temps sur des détails. S adapter à l obscurité Vous pensez savoir profiter de vos yeux au maximum? Lisez ces quelques conseils, ils vous aideront à optimiser votre acuité visuelle. Il faut 30 min au moins pour que l œil s habitue au noir. Tant que ce temps ne s est pas écoulé, vos performances visuelles ne sont pas à leur maximum. La moindre lueur (l étincelle d un briquet ou le plafonnier d une voiture) referme votre pupille et vous oblige à vous réacclimater à l obscurité. Dans les meilleurs cas, votre pupille peut présenter un diamètre de 7 mm. Cette valeur diminue avec l âge. Ainsi, vers 50 ans, la pupille ne se dilate guère plus que de 5 mm, diminuant d autant votre sensibilité à la faible luminosité de la nuit. Par ailleurs, le centre de l œil est riche en cellules appelées cônes, qui réagissent très bien à la couleur, mais nécessitent beaucoup de lumière. La zone périphérique de la rétine, elle, est recouverte de cellules nommées bâtonnets, très sensibles à la moindre lumière mais insensibles à la couleur. Pour optimiser l utilisation de votre rétine, observez de face les planètes, suffisamment lumineuses pour que l on en distingue la finesse des couleurs, et regardez légèrement à côté des objets peu lumineux : c est ainsi le bord de votre rétine qui récoltera les précieux photons, vous donnant une image plus claire de l objet observé. On appelle cette technique l observation en vision périphérique et elle est aussi surprenante qu efficace.

10 50 Guide de l astronome débutant Préparer son programme d observation Plutôt que de sortir sans savoir ce que vous allez observer, vous gagnerez en efficacité si vous préparez votre sortie en faisant un programme d observation. Pour préparer votre programme, la solution la plus simple est sans doute d utiliser l informatique : de nombreux logiciels peuvent vous montrer le ciel que vous verrez, quel que soit le jour, l heure et le lieu d où vous observez. Parmi les plus courants, citons Redshift, Starry Night ou encore Celestia, qui a le mérite d être téléchargeable gratuitement (voir annexes page 103). L informatique ne remplace toutefois pas un bon atlas du ciel (voir également les annexes). Cherchez d abord si la Lune est présente. Si c est le cas, ne prévoyez pas d observer le ciel profond car elle vous gênerait. Notez toutefois que si son lever intervient en seconde partie de nuit, elle vous laisse une plage de quelques heures de ciel noir. Ensuite, il vous reste à choisir les objets que vous allez observer : le plus pratique est de se concentrer sur une petite portion de ciel et d essayer d y repérer les principaux objets. On découvre ainsi le ciel petit à petit, une constellation après l autre. Le chapitre suivant vous aidera à choisir vos premières cibles : on y décrit les plus beaux objets à ob server. t Un atlas du ciel ou un logiciel constituent de bonnes sources pour établir un programme d observation. Internet offre également de nombreux sites décrivant des campagnes d observation pour l astronome débutant ou aguerri. Pensez à sortir l instrument 30 min à 1 h avant le début de l observation afin de le laisser se mettre à température, ceci pour éviter les turbulences créées par les différences de température. Où s installer? Suivez les conseils ci-dessous lorsque vous choisissez votre lieu d observation. Ne jamais observer de derrière une fenêtre, car la vitre n a pas la qualité optique requise. Ne pas observer de l intérieur à travers une fenêtre ouverte. La différence de température entre intérieur et extérieur, fut-elle minime, engendre des turbulences rédhibitoires pour une observation de qualité. Éviter de s installer sur une surface en pierre ou en béton qui stocke la chaleur le jour et la restitue la nuit, engendrant là encore des turbulences gênantes.

11 Les premières observations 51 t D ici, la vue est imprenable, y compris sur la débauche de lumière de la ville située à une dizaine de km. L observateur planétaire n en sera pas perturbé, mais l amateur de ciel profond peut plier bagage. Choisir un site dégagé au sud : c est le côté du ciel où évoluent les planètes, la Lune et le ciel spécifique à chaque saison. Côté nord, on observe le ciel circumpolaire, c est-à-dire les constellations qui ne passent jamais sous l horizon. Concrètement, seule une faible proportion d objets nécessitent une observation dans cette direction. Pour le ciel profond, choisir un site situé au sud de toute pollution lumineuse. Ainsi, la lumière gênante se trouvera vers le nord, là où l on observera pas, ou peu. Pour le planétaire en revanche, la forte luminosité des cibles autorise une observation même sous un ciel pollué par la lumière. Un site en altitude favorise un ciel pur : la qualité des observations n en est que meilleure! Attention toutefois : plus on est haut, plus on voit loin. Il n est donc pas rare d être gêné par la pollution lumineuse d une grande ville, pourtant située à plusieurs dizaines de km, alors que l on se trouve sur un sommet offrant une vue imprenable.

12 68 Guide de l astronome débutant Vénus Tantôt du soir, tantôt du matin, Vénus est l astre le plus lumineux du ciel après le Soleil et la Lune. D un diamètre à peine plus petit que celui de la Terre, Vénus tourne autour du Soleil en un peu plus de 7 mois, sur une orbite qui la place entre nous et le Soleil. Ainsi, nous l observons toujours comme si nous étions à côté d un rond-point et que nous regardions une voiture (Vénus) tourner autour d un arbre central (le Soleil). C est la planète qui s approche le plus de nous : elle est parfois à moins de 45 millions de km, ce qui lui vaut d être l astre le plus proche de la Terre après la Lune! Période favorable pour l observation Vénus étant sur une orbite plus proche du Soleil que la Terre, elle apparaît toujours assez voisine du Soleil. On cherche donc à l observer lorsqu elle forme un angle le plus ouvert possible avec ce dernier. Au maximum, cet angle est d un peu plus de 45 (une part de gâteau coupé en 8, pour les moins matheux), ce qui est peu. Lorsque Vénus est à son angle le plus ouvert à l est du Soleil (c est-à-dire à sa gauche au coucher du Soleil), elle est à ce que l on appelle son élongation maximale est, et elle se couche 2 à 4 h après le Soleil. Commence alors une fenêtre d observation de quelques semaines durant laquelle la planète se rapproche de plus en plus de la Terre et change d aspect de semaine en semaine (voir plus loin). Le même phénomène se produit à l inverse, au lever du Soleil, pendant les mois suivants où elle s éloigne de la Terre. Notez que l observation de Vénus, bien que pauvre au télescope avant l élongation maximale est, est un magnifique spectacle à l œil nu, dès qu elle devient visible dans le ciel, soit plusieurs mois avant cette élongation. Voici les prochains mois où Vénus sera en élongation maximale est, et donc observable au télescope, le soir, dans les semaines qui suivent : novembre 2013, juin 2015, janvier 2017, juillet 2018, mars 2020, etc. Comment la trouver? Pour trouver Vénus, repérez le premier astre à percer le soir, en direction de l ouest, dans les périodes de visibilité décrites plus haut. Dépassant toutes

13 Quels objets observer? 69 les autres planètes en luminosité, elle décore superbement n importe quel paysage au couchant. Vous l avez peut-être aussi déjà vue le matin, avant le lever du Soleil, en direction de l est. Que voit-on? La proximité de Vénus et sa révolution autour du Soleil expliquent pourquoi son diamètre est très changeant : si on la grossit 100 fois, elle ressemble au plus loin à une pièce de 1 vue à 5 m, et au plus près à la même pièce de 1 vue à 80 cm. Si les détails dans l atmosphère de Vénus ne sont que rarement perceptibles dans les télescopes de moins de 200 mm, la planète est une cible intéressante pour l amateur : sa position est telle que nous la voyons sous forme d un croissant, comme une mini-lune. Qui plus est, plus le croissant est fin, plus il est près de la Terre et donc plus il semble gros. Mais comme rien n est simple, plus il est près de la Terre, plus il apparaît à proximité du Soleil dans le ciel. Ainsi, chaque rapprochement fait l objet d un challenge à qui observera le plus fin croissant, quelques jours seulement avant que Vénus ne passe entre Soleil et Terre. Pourquoi des phases? Puisque Vénus tourne plus près du Soleil que la Terre, il lui arrive de passer entre la Terre et le Soleil (même si l alignement parfait des 3 astres est rare). La planète nous apparaît donc comme la Lune : parfois éclairée de côté, nous montrant un quartier, lors de l élongation maximale (voir page 16), parfois en très fin croissant, juste avant son passage devant le Soleil. Lorsqu elle est pleine, en revanche, elle est pour nous de l autre côté du Soleil, et son observation devient impossible. Par ailleurs, sa distance est alors telle que son disque apparent ne présente pas d intérêt pour l observation.